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如何学习有限元分析 为什么要学习有限元分析
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发布时间:2019-08-27 作者:正脉有限元分析部 浏览数:3720

我清楚地记得当我开始学习有限元分析的时候。这是我博士学位的开始,没有人告诉我壳体稳定性是高度非线性的,有限元分析将很难做到。我只是认为我太笨了,不明白这一点,我经常用头撞墙。现在,我不推荐这种方法!

在你开始学习有限元分析之前,你必须做出一个非常重要的决定:你想做什么。编写自己的求解器需要在实际设计中使用有限元分析的完全不同的东西。这基本上是两个完全不同的技能组合!

所以让我们深入这个话题。请注意:在这个问题上,我有一个非常具体的观点。我肯定这不是“主流”观点。

为什么要学有限元分析?

老实说,很可能有数百万个合理的答案,但我会把它们分成两组。

原因一:我想写我自己的有限元分析解算器!

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首先,祝贺你!这是一个非常好的目标。据我所知,这可能是一个挑战,但所有值得的事情都是!可悲的是,我根本不会帮你——至少现在不会。说实话,如果没有相当长的时间和互联网接入,我今天就无法写出自己的解算器……我甚至从未尝试过做这样的事情!

老实说,如果这是你的目标,你可以跳过文章的其余部分……我认为这对你没有什么帮助。此外,我会推荐克里斯菲尔德(以及其他人)的书《固体和结构的非线性有限元分析》(威利的第二版)。它里面有一些python代码片段,所以即使他们使用自己的名为PyFEM的有限元代码,也可能会有所帮助: )

原因二:我想设计东西!

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现在我们在说话!这就是我所做的和我所爱的!我真的不知道数学在解算器中是如何工作的,但是我绝对理解某些参数的作用,以及如何建立分析。在有限元分析中设计东西(不管你是在工作中还是只是为了好玩)与编写自己的有限元分析解算器完全不同。

如果你曾经打开一本“典型的”有限元分析书(就像我上面提到的那本),并且立刻厌倦了所有的数学,这就是你的地方!我会强烈劝阻你去学习那些方程(在解算器写作中需要)。事实上,你根本不需要学习有限元分析数学!我从来没有学过,我完全可以用有限元分析来解决超复杂的问题。

哪里出了问题!

我的方法对你来说可能“危险”。我是说,无论你什么时候去,人们都会试着教你如何学习有限元分析背后的数学。我做了完全相反的事情,所以当然,你可能会怀疑。但我鼓励你尝试——我想你会很快学会欣赏我的方法。

作为一名有10年经验的学术教师,我完全知道问题从哪里开始。教你如何写自己的解算器要比如何使用解算器容易得多。你不需要执照,实际应用经验,一切都在书中(用漂亮的“科学”复杂数学来支持这一切!)。所以你在大学里学到的是“写解算器方法”——这对于阿卡迪亚人来说要容易得多!

别担心,没什么损失!

如果有人质疑我不懂数学,我通常会说我是司机,不是机械师。我不在乎我的汽车引擎是如何工作的,我学习交通规则!而且,我通常会礼貌地问一个非常具体的例子,在这个例子中,数学知识实际上使某人的设计成为可能/更好。到目前为止,我只有一个答案,现在我知道如果我需要做非常复杂的数学运算来描述我试图计算的东西……事情会变得很严重!

我认为关于我有多坚信这一点的最佳论据是……我已经这样做了10年了。众所周知,工程是一项“高风险的业务”。如果我犯了一个错误,我会被起诉,要求赔偿很多钱。这意味着我把我家人的幸福押在我的方法实际上是合理的这一事实上——而且有4个孩子在船上,这实际上是有意义的。

到目前为止,一切顺利——什么都没发生: )

为成为设计师学习有限元分析!

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好吧,如果你是这样的原因,那么很可能你想学习如何在有限元分析中进行设计。这太棒了!

让我首先说,这是一项了不起的技能,毫无疑问,它对我的职业生涯产生了巨大的影响。我希望它会对你一样好甚至更好!

最后,我们可以真正专注于如何学习有限元分析!

不要学习软件——如何学习有限元分析!

软件供应商与“学术界教授数学”截然不同。他们会告诉你他们软件中的每个按钮是做什么的,但是这并不像你想象的那么实际。我仍然不知道Femap中的许多按钮是做什么的。有一个机会我永远也不会知道…

关于如何学习有限元分析更多的是找出如何正确建模的能力,而不是如何在软件中快速建模。你在软件方面可能很有效率,但仍然不知道如何建模和解决问题!

关注事物如何工作,事物如何与支撑物相互作用等。这不是一项容易的任务,但却是一项关键技能!

这样想:

如果你知道你想做什么样的模型,但是你不知道在哪里点击,你会问“如何在软件作业成本法中将XYZ应用到我的模型中?”

但是如果你知道如何使用软件,但不知道如何支持模型,你会问“如何支持我的模型?”

你怎么看——哪个谷歌搜索让你更有机会找到答案?

尽早决定软件!

这听起来可能违反直觉。我刚刚告诉你要如何学习有限元分析,而不是软件。虽然这是完全正确的,但使用一个软件是有意义的。至少你不必一直寻找如何在你现在想要使用的任何软件中施加载荷和边界条件。

使用一个包意味着你最终将学会如何“完全依靠自己”使用它。这是一件好事!我以前换过软件——这不是悲剧。然而,你确实浪费了一些时间在新软件中搜索“相同的选项”。你学的每一种新的软糖都跑得更快……但是一开始,有太多东西要学,坚持一种软糖是明智的!

问问你的目标行业哪里流行什么软件……然后使用那个: )

解决现实生活中的问题!

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这是一个重要的问题!不要从书中学习有限元分析。试着用家居用品来模拟一个简单的现实生活例子。一个简单的偏转你手边的东西就可以了。试着模拟它(使用简单的几何图形和流行材料,这样你就可以谷歌参数了!)并检查学习有限元分析结果是否与您在家进行的实际测试相匹配。

不要了解“一切”——只关注那些对解决你的第一个问题很重要的事情。

这主要意味着边界条件和载荷。在某种程度上也是啮合的(但是不要被形状函数所吸引……开始的时候没那么重要)。当然,一些3D建模技巧会很有用(尤其是对于更复杂的几何图形),但是一开始不要给自己带来太多负担——使用简单的几何图形!

重复。

如果你做了有限元分析,设计和结果都符合家庭测试——成功!你可以制作一个测试的简短视频,有限元分析结果的动画,把它们一个接一个地放在你的投资组合网页上…并寻找另一个要解决的问题!

从你能想到(并衡量)的最基本的问题开始,逐步做越来越难的事情。在某个时候,你可以在YouTube上查看各种实验的视频,或者搜索更复杂问题的有限元分析基准。

如果我能以这种方式学习有限元分析(完全通过反复试验),你也能轻松做到!

寻求帮助!

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这是我没有想到的事情。我承认在2008年写博客并不常见,甚至在论坛上寻求帮助也没那么容易。如今,这要容易得多。如果你做不到什么,尽管问。你可以给我发电子邮件,或者找个论坛问问。有很多在线课程和培训材料。

你并不孤单!许多人学习了有限元分析,现在仍在学习。搜查他们,和他们一起出去玩!我认为这是一个很好的建议。独自学习相当悲伤,需要很大的精神能量(相信我,我知道),和别人一起学习要好得多!

请注意,如果有人开始用复杂的数学来解释某事……事情可能并不完美。从业者通常使用简单得多的语言!如果你觉得为了进行非线性有限元分析,你需要学习解决一些数学问题(可能超过一个平方根)…一路上出了点问题!

专注于意义而不是等式!

如果你学习了一些更高级的东西(比如非线性方法),那么专注于参数的作用。不要搜索方程,只要问一下这个参数有什么变化,什么值是合适的。答案很少是“默认是可以的”——通常参数会做一些事情,理解它做什么是很好的: )

在最坏的情况下…运行一些测试!我已经解决了数百个相同的模型,一个接一个地改变参数…只是为了验证它们的作用!

开心点。

我们的生活充满了分心。试着让这个过程尽可能愉快。如果你真的需要去学习有限元分析,甚至给自己一块饼干也需要一些时间。这意味着你将不得不在几周(如果不是几个月)内或多或少地定期做这件事。使努力愉快将大大增加成功的机会。

试着想想一些非常愚蠢的家庭测试。这样你就可以告诉你的朋友你在使用数字计算(听起来科学对吗?)来评估铅笔或其他东西的断裂时刻。尽情享受吧,你会到达那里的


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